鐵路工程有砟軌道的鋪軌施工技術(shù)研究

摘要：論述道砟攤鋪施工準(zhǔn)備、道砟攤鋪施工作業(yè)、布枕作業(yè)、鋪設(shè)鋼軌等方面的鐵路工程有砟軌道鋪軌施工技術(shù)，通過某鐵路工程實(shí)例，驗(yàn)證了本文所述有砟軌道鋪軌施工技術(shù)可實(shí)現(xiàn)鐵路軌道的高平順性與高穩(wěn)定性要求，同時(shí)驗(yàn)證了該項(xiàng)施工技術(shù)的有效性與可行性，為鐵路有砟軌道鋪軌工程施工提供了有益的參考。

關(guān)鍵詞：鐵路工程；有砟軌道；鋪軌施工；技術(shù)研究

0 引言

我國鐵路工程鋪軌施工技術(shù)主要有兩種：無砟鋪軌與有砟鋪軌，其中有砟鋪軌施工技術(shù)具有機(jī)械化程度高、幾何行為調(diào)整簡單等特點(diǎn)，是我國鐵路工程中常用的鋪軌施工技術(shù)。然而，隨著我國鐵路向著高速化發(fā)展，鐵路運(yùn)輸越來越重載化，導(dǎo)致有砟軌道表現(xiàn)出很多缺點(diǎn)，如道床穩(wěn)定性較差、易飛砟等，所以傳統(tǒng)有砟軌道的鋪軌施工技術(shù)已經(jīng)無法滿足我國鐵路工程的需求。

在火車運(yùn)行速度越來越快的今天，有砟軌道的高平順性與高穩(wěn)定性是確保鐵路可以達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)速的關(guān)鍵，因此，在有砟軌道鋪軌施工中，需要把握各工序的質(zhì)量，采用精細(xì)化鋪軌施工技術(shù)，以確保有砟軌道正常使用。只有高精度的軌道鋪設(shè)質(zhì)量，才能確保有砟軌道的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行，從而為現(xiàn)代鐵路工程提供良好的借鑒作用。

1 有砟軌道鋪軌關(guān)鍵施工技術(shù)

1.1 道砟攤鋪施工準(zhǔn)備

1.1.1 道砟的存放

為保障鐵路工程有砟軌道鋪軌施工質(zhì)量，在施工之前必須做好準(zhǔn)備工作[1]。要核實(shí)道砟存儲條件，在鐵路工程施工現(xiàn)場劃分一塊用于存放道砟的區(qū)域。將道砟運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，要對道砟的材質(zhì)、顆粒形狀以及清潔度等進(jìn)行檢驗(yàn)，確保道砟是顆粒均勻、飽滿的碎石，且未受任何污染，然后在進(jìn)行道砟卸車作業(yè)。將道砟堆放到施工現(xiàn)場的存放區(qū)域后，要做好道砟的保護(hù)工作，避免道砟受到損壞[2]。

1.1.2 道砟的運(yùn)輸

要核實(shí)道砟的運(yùn)輸條件，運(yùn)輸?shù)理牡钠桨暹\(yùn)輸車在裝車前需將其車上清理干凈，不能留有泥土、垃圾等異物。平板運(yùn)輸車將道砟轉(zhuǎn)運(yùn)到鐵路工程施工現(xiàn)場，需要選擇一條便于平板運(yùn)輸車進(jìn)出、開闊平坦的道砟運(yùn)輸路線，因此道砟存放場地的選址和運(yùn)輸路線的選定應(yīng)同步進(jìn)行。運(yùn)輸?shù)理牡钠桨暹\(yùn)輸車只能在施工便道上行駛，不能在基床上行駛，且行駛速度應(yīng)保持在20km/h以下，避免道砟運(yùn)輸過程中發(fā)生散落。

1.1.3 技術(shù)交底和施工測量

在進(jìn)行道砟攤鋪施工之前，要在鐵路工程施工現(xiàn)場做好道砟攤鋪技術(shù)交底和施工測量工作。根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的資料和施工要求，對基床高程和平整度進(jìn)行核實(shí)，確保鐵路鋪軌線路符合施工要求，且無任何雜物。同時(shí)做好線路中線控制樁的精準(zhǔn)測量，以此為后續(xù)施工提供數(shù)據(jù)支撐。將中線設(shè)置在線路外側(cè)，并通過紅油漆對外移點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記。在做好全部施工準(zhǔn)備工作之后，即可進(jìn)入道砟攤鋪工序。

1.1.4 準(zhǔn)備施工機(jī)械設(shè)備

準(zhǔn)備好道砟攤鋪施工所需的裝載機(jī)、平地機(jī)、壓路機(jī)等機(jī)械設(shè)備，并對操作人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。

1.2 道砟攤鋪施工作業(yè)

1.2.1 使用裝載機(jī)散布道砟

為保障道砟攤鋪質(zhì)量，需要分層進(jìn)行道砟攤鋪[3]。根據(jù)道砟設(shè)計(jì)高程，進(jìn)行道砟底層攤鋪。使用裝載機(jī)將道砟大致均勻散布，其步驟如下：首先操縱裝載機(jī)從道砟堆的中心位置處鏟運(yùn)道砟，將道砟向前推進(jìn)，此時(shí)道砟會逐漸遍布在鐵路的線路基床上；隨后將裝載機(jī)的鏟斗平放，用其鏟斗將道砟進(jìn)行初步刮平，此過程需要防止泥土與粉塵等異物進(jìn)入道砟。

1.2.2 使用平地機(jī)刮平道砟

在使用裝載機(jī)將線路基礎(chǔ)上的道砟初步均勻散布后，使用平地機(jī)進(jìn)行道砟刮平作業(yè)。操縱平地機(jī)從鐵路線路中心向兩側(cè)刮平道砟，一般情況下，參考鐵路工程道砟高程控制線，將道砟刮平至設(shè)計(jì)砟面以上的30mm處。由于在道砟刮平的過程中會發(fā)生道砟外溢現(xiàn)象，所以需要在線路兩側(cè)拉線，以便道砟刮平后將溢出的道砟清理干凈。每一次道砟刮平過程，均需將道砟的橫向接頭重疊寬度控制在0.5m左右，順向接頭重疊寬度控制在1m左右。

1.2.3 使用壓路機(jī)壓實(shí)道砟

完成道砟的散布和刮平作業(yè)后，使用壓路機(jī)對刮平后的道砟進(jìn)行碾壓作業(yè)。根據(jù)鐵路工程施工要求，將壓路機(jī)的壓力設(shè)置為≥180kPa，速度設(shè)置為3.5km/h，操縱壓路機(jī)從線路兩側(cè)向中間縱向進(jìn)退的方式對道砟進(jìn)行碾壓。為保障后續(xù)鋪軌質(zhì)量，需要確保道砟壓實(shí)均勻，不能存在任何死角，一般道砟壓實(shí)密度為1.6t/m3。

道砟底層攤鋪結(jié)束后，按照上述步驟繼續(xù)進(jìn)行道砟上層攤鋪，直至道砟的設(shè)計(jì)高程。

1.3 布枕作業(yè)

1.3.1 布枕要求

在道砟攤鋪到設(shè)計(jì)高程后，開展布置軌枕的作業(yè)。在道砟上布枕如圖1所示。

在道砟上進(jìn)行的布枕作業(yè)，是確保后續(xù)鋼軌順利且成功鋪設(shè)的關(guān)鍵。在布枕作業(yè)過程中，需要保證軌枕與枕前道砟面的平整度，并隨時(shí)監(jiān)測軌枕的擺放狀態(tài)和軌枕間距，以標(biāo)準(zhǔn)間距將軌枕精準(zhǔn)布置在道砟上，每兩個(gè)軌枕之間的間距保持一致。在有砟軌道鋪軌施工過程中，道砟攤鋪與軌枕擺放需要同步進(jìn)行，這樣可以保證回填道砟可以堆積在左右兩線軌枕之間。

1.3.2 質(zhì)量檢查

做好道砟和軌枕的質(zhì)量檢查工作[4]，主要檢查內(nèi)容：一是道砟的平整度與密實(shí)度符合技術(shù)要求，二是軌枕的平整度和枕間距的均勻性符合技術(shù)要求。軌枕需要以正位狀態(tài)擺放在道砟之上，且與軌道中心線呈垂直狀態(tài)。只有做好每個(gè)工序的質(zhì)量檢查，才能保障整體鋪軌質(zhì)量。

1.4 鋪設(shè)鋼軌

1.4.1 設(shè)置龍門架

在道砟攤鋪和軌枕布置完成后，采用有砟長軌機(jī)械鋪設(shè)法進(jìn)行鋼軌鋪軌作業(yè)。將鋼軌運(yùn)輸至需要進(jìn)行鋪軌的指定位置，并在該位置設(shè)置龍門架作為鋼軌吊裝設(shè)備。該龍門架制作材料為型鋼，其工作寬度為鐵路線路的寬度，其吊裝高度根據(jù)鐵路工程實(shí)際要求確定。吊裝鋼軌的龍門架如圖2所示。

圖2所示龍門架的具體設(shè)置位置為正線主機(jī)后方，使用該龍門架即可實(shí)現(xiàn)鋼軌的遷移作業(yè)。在待鋪設(shè)的鋼軌上設(shè)置鎖具，通過鋼絲繩將鎖具掛在龍門架的吊環(huán)上，吊裝至安裝位置。

1.4.2 預(yù)留軌縫

由于鋼軌具有熱脹冷縮效應(yīng)，所以在放置鋼軌時(shí)需要預(yù)留軌縫。鋼軌預(yù)留軌縫計(jì)算公式如下：

D=η×L×?T （1）

式（1）中：D表示預(yù)留軌縫的長度，η表示鋼軌的溫差，L表示單根鋼軌的長度，?T表示鋼軌的熱脹冷縮系數(shù)。

按照式（1）所求數(shù)據(jù)，通過龍門架將鋼軌吊裝至道砟上方的承軌槽之中，進(jìn)行鋼軌的鋪設(shè)。

1.4.3 鋼軌鋪設(shè)方法

鋪設(shè)鋼軌時(shí)，先使用撬棍將鋼軌架起，將鎖具取下，然后以“五打一”的方式進(jìn)行鋼軌鋪設(shè)。該鋪設(shè)方式就是在鐵路待鋪軌的線路上，每隔5段鋼軌緊固1個(gè)扣件。以這種方式將全部鋼軌鋪設(shè)到軌枕上后，安裝扣件和軌距擋塊。

再在鋼軌的左右兩側(cè)補(bǔ)裝扣件，補(bǔ)裝扣件時(shí)避免鋼軌出現(xiàn)歪斜等狀況。檢查軌距的同時(shí)安裝擋塊，禁止敲擊軌距擋塊。為保證軌距擋塊的安裝效果，可在枕軌孔中涂抹潤滑脂。

當(dāng)全部路段的有砟軌道鋼軌鋪設(shè)完畢后，通過焊接的方式將其固定在枕軌上?？刹捎脝诬壓附优c無縫鎖定焊接相結(jié)合的方式，也就是先使用單元焊將各段軌道焊接在一起，形成單元軌節(jié)，然后再根據(jù)鐵路工程的實(shí)際情況以及施工要求，對單元軌節(jié)進(jìn)行應(yīng)力放散與鎖定作業(yè)，促使軌道焊接鎖定。

按照施工要求，采用人工方式對軌道扣件緊固、接頭錯(cuò)牙、線路鵝頭等狀況進(jìn)行處理，確保處理后的有砟軌道鋼軌曲線圓順、無鵝頭、硬彎等。鋼軌鋪設(shè)結(jié)束后，還需進(jìn)行補(bǔ)砟作業(yè)。補(bǔ)砟作業(yè)分兩次進(jìn)行，第一次補(bǔ)砟結(jié)束后需要及時(shí)將其搗固，再進(jìn)行第二次補(bǔ)砟，以促使軌道達(dá)到初步穩(wěn)定的狀態(tài)。補(bǔ)砟結(jié)束后本次有砟軌道鋪軌施工全部完成，最后對軌道精度進(jìn)行檢查即可。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

某鐵路工程位于我國東部沿海地區(qū)，途徑13個(gè)城市，其中Ⅰ標(biāo)段經(jīng)由5個(gè)車站，線路全長121.58km，由于途徑城市位置的特殊性，需要設(shè)置有砟軌道，擬鋪設(shè)有砟道岔45組，攤鋪一級道砟30萬m3。該鐵路軌道的道床厚度為400mm，道床邊坡1：15。

軌道采用無孔長鋼軌，其中半徑在1000m以下的曲線段使用淬火鋼軌，軌道下設(shè)置橡膠墊板。根據(jù)該軌道的需要，軌枕采用無擋肩的混凝土軌枕。按照本文所述施工技術(shù)，設(shè)置一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)用型的鋪軌基地，在滿足施工設(shè)備作業(yè)條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行該標(biāo)段有砟軌道的鋪軌施工。

2.2 結(jié)果分析

為滿足列車設(shè)計(jì)時(shí)速的需求，對有砟軌道幾何形位的要求比較嚴(yán)格。為確保軌道的高平順性與穩(wěn)定性，同時(shí)驗(yàn)證本文所述施工技術(shù)的有效性，測量該鐵路工程建成的有砟軌道的精度。采用CPⅢ控制網(wǎng)的測量方法，并使用Trimble S6型全站儀、水準(zhǔn)儀、規(guī)矩尺等器具。

首先在有砟軌道上布設(shè)CPⅢ控制點(diǎn)，并在相鄰兩對CPⅢ控制點(diǎn)的中間設(shè)置測站；然后通過往返測量法對有砟軌道的鋪設(shè)精度進(jìn)行觀測。有砟軌道鋪設(shè)精度往返測量示意如圖3所示。

在有砟軌道鋪設(shè)精度往返測量基礎(chǔ)上，針對鋼軌的外形尺寸進(jìn)行檢測，所得檢測結(jié)果如表1所示。

從表1可知，該有砟軌道各測點(diǎn)頂面平直度的現(xiàn)場實(shí)測值主要集中在0.1～0.2mm/m之內(nèi)，最大值為0.186mm/m，最小值為0.062mm/m，滿足理論值要求。由此可以說明，經(jīng)過本文設(shè)計(jì)施工技術(shù)進(jìn)行鋪軌施工后的有砟軌道精度較高，本次施工質(zhì)量較好，證明了本文所述有砟軌道鋪軌施工技術(shù)的有效性與可行性。

3 結(jié)束語

高質(zhì)量的有砟軌道鋪軌施工是確?；疖囆熊嚢踩c舒適的關(guān)鍵，本文針對鐵路工程有砟軌道鋪軌施工技術(shù)進(jìn)行了深入研究，詳細(xì)介紹各鋪軌工序，并依托實(shí)例驗(yàn)證了本文所述施工技術(shù)的可行與可靠性，應(yīng)用該施工技術(shù)完成的有砟軌道鋪軌施工，可以保障軌道的高平順性要求。今后將進(jìn)一步研究和完善無砟軌道鋪軌施工技術(shù)，為保障鐵路工程施工質(zhì)量提供參考。

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